C中的malloc/free与C++中的new/delete的用法与区别

1、先介绍malloc/free的用法：

原型函数： void *malloc(long NumBytes);

该函数分配了NumBytes个字节的内容，分配的空间是堆空间

malloc()根据用户所需分配内存的大小n (bytes)在“堆链表”（见未使用过得堆内存）里搜索。直到搜索到一个大于等于n字节的堆内存块为止。如果此堆内存块的大小刚好为n，则直接将首地址返回给用户；如果此内存块的大小大于n，则将此块堆内存分裂，将大于n部分的堆内存留在可用堆内存中，以“堆链表”的形式和其它未分配的堆内存发生联系。

如果整个堆链表所代表的堆内存块都没有大于等于n的堆内存块，系统将给“堆链表”链接一个更大的区域供其使用。要是这一步也失败了，malloc()函数就返回NULL给用户。

malloc()函数分配内存成功则返回可用堆内存块的首地址，若分配失败则返回空。在使用malloc()后一定要判断堆内存是否成功。若对内存分配未成功使用指针操作内存也会使程序出现异常。动态分配内存时要采取以下结构：

char *pL =NULL;
……
pL       = (char *)malloc( sizeof(char) * size);
if(pL)
{
      …
}

分配成功后，得到的堆内存首地址一定要保存，不然后来无法释放堆内存而造成内存泄露。而且不可使用未初始化的pL指向的内存块。

malloc函数只是完成内存的分配，但是并没有对分配的内存进行初始化设定，一般在进行malloc函数后面接着的语句就是内存空间初始化语句。

char * ps = (char*) malloc(sizeof(char)*15);
strcpy(ps, "hello world");

free函数与malloc()函数配对使用，释放malloc函数申请的动态内存。对于free(p)这句语句，如果p 是NULL 指针，那么free 对p 无论操作多少次都不会出问题。如果p 不是NULL 指针，那么free 对p连续操作两次就会导致程序运行错误。

为了防止以上错误，在使用free函数之前，应该先判断指针是否为NULL；

if(pL)
{
      free(pL);
      pL      = NULL;
}

　　

2、new和delete的用法

new和delete运算符是用于动态分配和撤销内存的运算符，解决了变量和对象在编译之前就要确定大小的问题，如数组必须大开小用，指针必须指向一个已经存在的变量或对象。

　　一、new用法

　　1.开辟单变量地址空间

使用new运算符时必须已知数据类型，new运算符会向系统堆区申请足够的存储空间，如果申请成功，就返回该内存块的首地址，如果申请不成功，则返回零值。

new运算符返回的是一个指向所分配类型变量（对象）的指针。对所创建的变量或对象，都是通过该指针来间接操作的，而动态创建的对象本身没有标识符名。

一般使用格式：
        格式1：指针变量名=new 类型标识符；
        格式2：指针变量名=new 类型标识符（初始值）；
        格式3：指针变量名=new 类型标识符 [内存单元个数]；

说明：格式1和格式2都是申请分配某一数据类型所占字节数的内存空间；但是格式2在内存分配成功后，同时将一初值存放到该内存单元中；而格式3可同时分配若干个内存单元，相当于形成一个动态数组。例如：

1)new int;  //开辟一个存放整数的存储空间,返回一个指向该存储空间的地址。int *a = new int 即为将一个int类型的地址赋值给整型指针a

2)int *a = new int(5) 作用同上,但是同时将整数空间赋值为5

　　2.开辟数组空间

对于数组进行动态分配的格式为：

指针变量名=new 类型名[下标表达式];
       delete [ ] 指向该数组的指针变量名;

两式中的方括号是非常重要的，两者必须配对使用，如果delete语句中少了方括号，因编译器认为该指针是指向数组第一个元素的指针，会产生回收不彻底的问题（只回收了第一个元素所占空间），加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收整个数组。

delete []的方括号中不需要填数组元素数，系统自知。即使写了，编译器也忽略。

请注意“下标表达式”不必是常量表达式，即它的值不必在编译时确定，可以在运行时确定。

一维: int *a = new int[100];    //开辟一个大小为100的整型数组空间

二维: int **a = new int[5][6]

三维及其以上:依此类推.

一般用法: new 类型 （初值）

　　二、delete用法

　　1. 删除单变量地址空间

int *a = new int;

delete a;   //释放单个int的空间

　　2. 删除数组空间

int *a = new int[5];

delete []a;    //释放int数组空间

区别：

0.       属性

new/delete是C++关键字，需要编译器支持。malloc/free是库函数，需要头文件支持。

1.       参数

使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸。

2.       返回类型

new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。而malloc内存分配成功则是返回void * ，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。

3.       分配失败

new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。

4.      自定义类型

new会先调用operator new函数，申请足够的内存（通常底层使用malloc实现）。然后调用类型的构造函数，初始化成员变量，最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数，然后调用operator delete函数释放内存（通常底层使用free实现）。

malloc/free是库函数，只能动态的申请和释放内存，无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。

5.      重载

C++允许重载new/delete操作符，特别的，布局new的就不需要为对象分配内存，而是指定了一个地址作为内存起始区域，new在这段内存上为对象调用构造函数完成初始化工作，并返回此地址。而malloc不允许重载。

6.       内存区域

new操作符从自由存储区（free store）上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆，如上所述，布局new就可以不位于堆中。